رولبرینگ استوانه ای

رولبرینگ استوانه ای : رولبرینگ استوانه ای نوعی رولبرینگ صنعتی با سطح تماس بالا بین ساچمه و رینچ و ریس می باشد. از این نظر بار وارد شده به رولبرینگ استوانه ای به صورت مناسبی بر روی سطح منتقل شده و تعلیق می شود. علاوه بر تعلیق مناسب رولبرینگ استوانه ای به سبب یکسان بودن قطر ساچمه در طول تمرکز تنش مناسب و یکسانی نیز سرتاسر خود دارند.
برخی از رولبرینگ استوانه ای دارای بدنه کربن دار شده بوده و از فولاد بسیار سخت در تولید آنها استفاده می شود. ساچمه ها و رینگ های این سری از رولبرینگ استوانه ای از آلیاژ فولادی در گرید برینگ و یاتاقان تولید شده اند تا حداکثر مقاومت در برابر سایش و بارگذاری را داشته باشند. عملیات حرارتی دقیق و کنترل شده در تولید کلیه قطعات رولبرینگ استوانه ای و صیقل بسیار دقیق سطحی باعث ایجاد حداقل لرزش ممکن در سیستم مکانیکی شده طول عمر بالای رولبرینگ استوانه ای و دیگر قطعات ماشین را تضمین می کند.

رتبه بندی RBEC دقت و محدوده تحمل را برای انواع مختلف رولبرینگ استوانه ای توصیف می کند که به عنوان یک قاعده، هرچه عدد RBEC بیشتر باشد، تحمل رولبرینگ ها بیشتر است که به طور معمول، رولبرینگ استوانه ای با روغن، روغن کاری می شوند، که به عنوان خنک کننده نیز عمل می کند و رولبرینگ استوانه ای دارای ظرفیت بار شعاعی بالا و بارهای رانش متوسط است و البته حاوی غلتک هایی هستند که به شکل استوانه هستند، اما سیلندرهای واقعی نیستند. درعوض، این غلتک ها برای کاهش غلظت تنش، تاج گذاری می شوند یا به پایان می رسند و این هندسه منجر به اصطکاک کم می شود و امکان کاربردهای با سرعت بالا را فراهم می کند. رولبرینگ استوانه ای معمولاً در درجه‌ های دقیقی مانند RBEC-5، طبقه‌ بندی از کمیته مهندسین بلبرینگ غلتکی در دسترس هستند.

ساختار و عیوب رولبرینگ استوانه ای

ایجاد عیوب تأثیر زیادی بر ویژگی ارتعاش رولبرینگ استوانه ای دارد و بنابراین، تجزیه و تحلیل مکانیسم ارتعاش یاتاقان‌ها با انواع مختلف عیوب توسط مدل‌های دینامیکی که می‌توانند توصیفات سیستماتیکی از رفتار واقعاً دینامیکی ایجاد کنند، بسیار مهم است. البته مدل‌های دینامیکی بر اساس مدل پیشنهادی برای بررسی مکانیسم ارتعاش رولبرینگ استوانه ای توسعه داده می شوند که با عیوب موضعی راهروی داخلی و غلتک‌ ها دارای پنج درجه آزادی در مدل هستند تا رفتار دینامیکی پیچیده رولبرینگ استوانه ای را بهتر توصیف کنند و گشتاور ژیروسکوپی، نیروی گریز از مرکز و کشش، لغزش روانکاری بین غلتک، مسیر مسابقه، غلتک، قفس و مسیر اصطکاک به طور کامل گنجانده شده است.

علاوه بر این، روش‌های مدل‌ سازی خطاهای منفرد رولبرینگ استوانه ای، چند عیب و خطاهای مرکب با در نظر گرفتن انحراف اضافی و تغییر جهت نیروی تماسی ناشی از عیوب معرفی شده‌اند و معادلات دیفرانسیل مورد استفاده برای توصیف حرکات اجزای رولبرینگ استوانه ای با طرح مرتبه چهارم و معیار تغییر گام حل می شوند که پاسخ‌ های ارتعاشی رولبرینگ استوانه ای دارای عیب تک، چند عیب و خطاهای مرکب توسط مدل‌ها شبیه سازی شده و در حوزه زمان و فرکانس تحلیل می‌شوند.

آزمایش‌هایی روی دکل آزمایشی رولبرینگ استوانه ای انجام شده است و اعتبار مدل های ساخته شده با مقایسه نتایج شبیه سازی با آزمایش ها اثبات می شود که علاوه بر این، پاسخ ‌های ارتعاشی مثمر ثمر کشف و پیشنهاد می‌ شوند که پشتیبانی نظری قوی برای تشخیص عیب رولبرینگ استوانه ای فراهم می کند.

البته رولبرینگ استوانه ای غلتکی ظرفیت بار شعاعی بالا و بار رانش متوسطی دارد و حاوی غلتک هایی هستند که شکل استوانه ای دارند اما استوانه واقعی نیستند و درعوض، این غلتک ها برای کاهش غلظت تنش، تاج گذاری می شوند یا به پایان می رسند که این هندسه منجر به اصطکاک کم می شود و امکان کاربردهای با سرعت بالا را فراهم می کند و رولبرینگ استوانه ای نوعی یاتاقان است که از عناصر غلتشی برای تحمل بارها و کاهش اصطکاک استفاده می کند و از سیلندرها برای حفظ جدایی بین قسمت های متحرک یک رولبرینگ استوانه ای استفاده می کند که در مقایسه با بلبرینگ، این رولبرینگ ها از عناصر غلتشی بشکه ای شکل تشکیل شده اند تا توپ های کروی و آن ها می توانند بارهای سنگین تری را نسبت به یاتاقان های ساچمه ای با اندازه های مشابه تحمل کنند، اما نمی توانند مانند یاتاقان های توپی، سرعت های بالایی را تحمل کنند.

عملکرد رولبرینگ استوانه ای

اکثر رولبرینگ استوانه ای از فولادهای آلیاژی یا فولادهای کم کربن ساخته می شوند و برخی از کاربردها نیاز به استفاده از فولاد سخت شده یا کاملاً سخت شده، کربن بالا و با کیفیت تحمل دارند که گریدهای فولادی با کربن بالا نیازی به کربوریزه شدن ندارند و می ‌توانند با گرمایش القایی سخت شوند یا با روش‌های گرمایش معمولی سخت شوند. هنگامی که از فولاد کربن کم کربن استفاده می شود، کربن پس از ماشین کاری رولبرینگ های استوانه ای به عمق کافی برای تولید یک محفظه سخت شده وارد می شود که بتواند بارهای باربری را تحمل کند که افزودن کربن و آلیاژها ترکیب مناسب بدنه سخت و مقاوم در برابر خستگی و یک هسته سخت و انعطاف پذیر را تضمین می کند.

مشخصات فنی رولبرینگ استوانه ای

سایر مشخصات مهم برای رولبرینگ استوانه ای شامل عرض کلی، سرعت نامی (روغن)، بار محوری استاتیک، بار شعاعی استاتیک، بار محوری دینامیک و بار شعاعی دینامیک است و بار محوری استاتیک و بار شعاعی استاتیک به ترتیب حداکثر بارهای محوری و شعاعی هستند که یاتاقان ها می توانند بدون تغییر شکل دائمی تحمل کنند که بار محوری دینامیک و بار شعاعی دینامیکی به ترتیب بارهای محوری و شعاعی محاسبه شده هستند که تحت آن گروهی از رولبرینگ استوانه ای یکسان با حلقه‌های بیرونی ثابت می‌توانند برای عمر ۱ میلیون دور حلقه داخلی تحمل کنند.

اندازه سوراخ و قطر بیرونی رولبرینگ استوانه ای مشخصات مهمی هستند که باید هنگام انتخاب رولبرینگ در نظر گرفته شوند و صنعت بلبرینگ از یک سیستم استاندارد و شماره گذاری شده برای بلبرینگ های غلتکی با سوراخ های قطر متریک استفاده می کند. برای اندازه سوراخ 04 و بالاتر، اندازه سوراخ را در 5 ضرب کنید تا قطر سوراخ را بر حسب میلی متر مشخص کنید و قطر بیرونی رولبرینگ های استوانه ای شامل محفظه در صورت وجود است، اما فلنج را حذف نمی کند.

برنامه های کاربردی رولبرینگ استوانه ای

کاربردهای زیادی برای رولبرینگ استوانه ای وجود دارد که به عنوان مثال می توان به استخراج، تولید نفت، تولید برق، انتقال نیرو، فرآوری سیمان، خرد کردن سنگدانه ها و بازیافت فلزات اشاره کرد و برخی از مدل های رولبرینگ استوانه ای در ماشین‌های بریکت ‌سازی، تجهیزات اختلاط لاستیک، آسیاب‌های نورد، خشک‌ کن‌ های دوار یا ماشین‌ های خمیر و کاغذ استفاده می‌شوند.

برخی دیگر در تجهیزات ساختمانی، سنگ شکن ها، موتورهای الکتریکی، دمنده ها و فن ها، چرخ دنده ها و درایوها، ماشین آلات پلاستیک، ماشین آلات و موتورهای کششی و پمپ ها استفاده می شود و رولبرینگ استوانه ای توسط دنده های حلقه داخلی یا خارجی هدایت می شوند. حلقه های داخلی و خارجی را می توان برای تسهیل مونتاژ از هم جدا کرد و هر دو را می توان محکم نصب کرد و رولبرینگ استوانه ای از نظر طراحی شبیه به رولبرینگ های سوزنی هستند اما ابعاد قطر و طول غلتک از نظر اندازه نزدیک تر است.

البته رولبرینگ استوانه ای بیشتر به دو نوع  رولبرینگ استوانه ای تک ردیفه و ذو ردیفه طبقه بندی می شوند که این نوع رولبرینگ ها برای کاربردهای خاص مناسب هستند و می توانند با فاصله شعاعی کم یا زیاد عرضه شوند و بلبرینگ ها با دقت معمولی ساخته می شوند. برای دقت بیشتر یا فرکانس دور در دقیقه بالاتر، از رولبرینگ استوانه ای با دقت کار بالاتر استفاده می شود و رولبرینگ های استوانه ای دو ردیفه یاتاقان های استوانه ای برای استحکام بیشتر در حمل بارهای شعاعی طراحی شده اند. این نوع بلبرینگ‌ها قابل تعویض هستند.

بنابراین ابعاد و قطر زیر غلتک‌ها سبک و قطر روی غلتک‌ های سبک مطابق با استاندارد ISO/DIN است و قابلیت تعویض برای حلقه بدون غلتک طراحی شده است تا امکان تبادل با حلقه های داخلی رقیب را فراهم کند. این رولبرینگ استوانه ای در سیلندرهای چاپ ماشین آلات چاپ، رول های آسیاب نورد و محورهای اصلی ماشین آلات، که در آن یاتاقان های جدار نازک مورد نیاز است، استفاده می شود و همچنین در محورهای اصلی ماشین ابزار، فاصله شعاعی داخلی با فشار دادن شفت مخروطی به داخل حلقه داخلی سوراخ مخروطی تنظیم می شود.